粘弹性软土中盾构隧道的长期沉降

本文将列车荷载等效为矩形循环荷载,采用Merchant三元件模型模拟土体粘弹性,得到相应的粘弹性本构模型,并采用迭代递推方法考虑固结过程中土体渗透性的变化,得出了列车荷载作用下局部渗漏隧道的超孔压解析解,进而获得长期地表沉降解析解。通过预测地表沉降值与非线性固结解析解预测值和上海地铁实测沉降数据的对比,验证了上述解析解的合理性。分析结果表明:在长期沉降分析中,土体的粘弹性表现十分显著,同时列车荷载加剧了隧道的地表长期沉降;隧道衬砌渗漏程度与地表沉降增加量呈正相关。     

竖向排水井地基粘弹性固结解析理论

本文基于Merchant模型分别推导了自由应变条件和等应变条件下打穿软粘土层的竖向排水井地基粘弹性固结问题解析解,同时考虑了井阻和涂抹作用的影响.并将两种形式的解编制成相应的计算程序,据此对粘弹性参数的变化进行了大量的计算,探讨了竖向排水井地基粘弹性固结的一般规律.最后利用本文的解对杭甬高速公路试验段塑料排水板软基沉降进行了计算,结果表明粘弹性固结理论较现有线弹性固结理论更加接近实际.     

任意荷载下分数阶导数黏弹性饱和土体一维固结

将分数阶导数理论引入Kelvin–Voigt模型,来描述黏弹性饱和土体的力学行为。对饱和土体一维固结方程和分数阶导数Kelvin–Voigt本构方程实施Laplace变换,联立求解得到变换域内有效应力和沉降的解析解。采用Crump方法实现Laplace数值反演,获得了任意荷载情况下物理空间内一维固结问题的半解析解。并将指数荷载情况下分数阶导数模型退化到黏弹性情形,结果与已有文献解析解相同,验证了本研究提出任意荷载情况下分数阶导数黏弹性解的可靠性。最后,分析了相关参数对固结沉降的影响。研究表明,任意荷载情形下分数阶导数黏弹性饱和土体一维固结发展过程与黏滞系数和分数阶次有关,分数阶次越大,固结沉降发展越快;黏滞系数越大,固结沉降变化越慢;荷载变化趋势与由荷载参数变化引起的沉降变化规律是一致的,且最终沉降量一致。本研究有助于深入认识分数阶黏弹性饱和土体的固结行为。     

基于二维弹性变形的碎石桩复合地基固结分析

首先对超静孔压影响下的复合地基二维弹性变形性状进行分析,给出复合地基土体和桩体的体积应变、应力及位移等的解析表达式;然后,基于二维变形分析的结果,给出考虑外部荷载瞬时施加、土体内径竖向组合渗流以及扰动区土体水平向渗透系数3种变化模式的复合地基固结解;最后,对二维变形条件下的复合地基固结性状进行分析。分析结果表明:(1)考虑二维变形特性的复合地基固结解给出的固结度小于同等条件下只考虑一维变形的复合地基固结解答给出的固结度;(2)本文解给出的复合地基桩-土应力比随着地基固结逐渐增大,但和以往一维变形解预测结果不同的是,其值增大到一定程度即停止增长,并不会增大到桩-土压缩模量比之值;(3)跟传统一维变形解不同,本文考虑二维变形的复合地基固结解给出的桩-土应力比在初始时刻并不等于0。     

流变模型在建筑地基沉降预测中的应用

以一高层建筑为例,对其地基土进行了一维固结蠕变试验,分析试验结果可知土体变形包含弹性变形、粘弹性变形、粘性变形。因此用Burgers流变模型对试验数据进行拟合,拟合结果发现Burgers模型对地基土粘弹性变形阶段的描述较差,对Burgers模型进行修改,加入Kelvin体形成扩展的Burgers流变模型,采用扩展模型对试验数据进行拟合效果较好。最后将扩展的Burgers流变模型用于该建筑地基的沉降计算,结果显示:模型计算结果与实测结果有较好的一致性,说明在研究建筑地基沉降问题时考虑地基土的流变性质是必要的。     

非瞬时加载下土工袋装砂石桩复合地基固结解析解

 针对土工袋装砂石桩复合地基,推导非瞬时加载情况下土工袋装砂石桩复合地基固结度的解析解。该解析解不仅同时考虑了桩体和土体的径向和竖向变形,而且考虑了桩体和土体的径向和竖向渗流。在通解的基础上,给出了附加应力线性施加并沿深度梯形分布情况下的固结度计算公式,并通过将土工袋装砂石桩复合地基退化为普通砂石桩复合地基与已有固结理论的计算结果做比较。结果表明,由于采用了桩土体积应变的完整解答,本文计算的固结速度要比已有固结理论的计算结果小。     

基于二维弹性变形的碎石桩复合地基固结分析

 首先对超静孔压影响下的复合地基二维弹性变形性状进行分析,给出复合地基土体和桩体的体积应变、应力及位移等的解析表达式;然后,基于二维变形分析的结果,给出考虑外部荷载瞬时施加、土体内径竖向组合渗流以及扰动区土体水平向渗透系数3种变化模式的复合地基固结解;最后,对二维变形条件下的复合地基固结性状进行分析。分析结果表明：(1) 考虑二维变形特性的复合地基固结解给出的固结度小于同等条件下只考虑一维变形的复合地基固结解答给出的固结度;(2) 本文解给出的复合地基桩–土应力比随着地基固结逐渐增大,但和以往一维变形解预测结果不同的是,其值增大到一定程度即停止增长,并不会增大到桩–土压缩模量比之值;(3) 跟传统一维变形解不同,本文考虑二维变形的复合地基固结解给出的桩–土应力比在初始时刻并不等于0。     

非饱和粘弹性地基在加荷随时间指数变化作用下的一维固结半解析解

研究了非饱和粘弹性地基在加荷随时间指数变化作用下的一维固结特性。针对粘弹性地基土最基本的merchant模型,采用李氏比拟法,依据Fredlund固结理论及Cayley-Hamilton数学方法得到Laplace变换域内的超孔隙压力的解;再根据Crump方法编制程序进行Laplace逆变换得到了时间域内的超孔隙压力及土层沉降的半解析解。最后,本文给出了一个典型算例,揭示了在加荷随时间指数变化下非饱和粘弹性地基的固结特性,扩展了非饱和土固结理论在工程实际中的适用性。     

考虑饱和度变化的一维电渗固结模型

现有电渗固结理论和数值模型通常基于饱和土假设,与实际情况有差距。基于分段线性差分法,建立一种考虑饱和度变化的一维电渗固结模型UEC1。该模型考虑了土体电渗固结过程中饱和度的变化及土性参数的非线性关系,并编制了FORTRAN计算程序。UEC1在考虑饱和度变化情况下的计算结果与实测结果吻合。结合算例,给出了考虑饱和度变化情况下的电渗固结数值解,分析了固结过程中孔隙水压、孔隙气压、饱和度及沉降量随时间的变化规律,其中残余饱和度对土体电渗固结沉降量的影响显著。     

考虑桩体固结和土体渗透性抛物线分布固结解

在传统的复合地基固结理论中,等应变条件和桩土流量连续的假设之间存在着不一致的地方。为此,抛弃了桩土界面上水流量相等的假设,考虑了桩体径向渗流引起的桩体固结和变形,同时考虑了桩体施工扰动而造成的扰动区土体水平渗透系数抛物线分布的特点,给出了此类固结问题的控制方程和解答以及复合地基固结度的表达式,并对复合地基固结度的解进行了讨论,可以看出无论井径比(影响区半径和桩体半径之比)趋于1或无穷大,本文固结解均能退化到Terzaghi天然地基一维固结的解答。最后对本文的解和以往的解做了比较,结果表明:本文解给出的地基固结度比考虑扰动区土体水平渗透系数为直线变化或者保持不变的解给出的固结度更大;随着井径比的减小,本文解和以往的解得到的固结度差值变大。     

均质未贯穿竖井地基粘弹性固结分析

针对均质深厚软土地基竖井未打穿情况,采用Merchant流变模型,将现有未贯穿竖井地基线弹性固结理论进行了推广,推导了竖井未打穿均质地基的粘弹性固结解析解。该解考虑了涂抹和井阻作用以及竖井打设区和下卧层的相互影响。将解答编制成应用程序,用该程序分析了一竖井未打穿均质地基。分析表明,土体粘滞性对前期固结几乎没有影响,但后期固结度明显降低。土体粘滞性对下卧层的影响程度大于对竖井打设区的影响程度。     

静荷载作用下粘弹性地基单桩沉降的时间效应

利用广义Voigt模型来考虑桩侧土体的线弹性性质和粘性特性,研究了成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应。首先,根据桩侧土的成层情况,将桩土系统从下至上划分为有限层,对每层桩土系统建立静力平衡方程;然后,利用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法求出了频域内桩顶位移响应的解析解,进一步利用Fourier变换技术和卷积定理求出了相应静荷载作用下考虑时间效应的单桩桩顶沉降半解析解;最后,采用参数研究方法,分析了桩土参数对单桩沉降性状的影响,并将工程桩的实测数据与本文计算结果进行了对比。结果表明:在工程桩受荷初期,本文得到的解能较好地计算出单桩沉降性状。     

真空—堆载联合预压复合地基径向固结理论研究

针对真空―堆载联合预压复合地基径向固结问题,建立空间轴对称变形计算模型,采用位移法求出土体的变形和体积应变,给出真空―堆载联合预压复合地基径向固结解。通过退化分析和与已有解的比较研究,验证了此解的正确性和合理性。基于此解,通过算例计算,绘制出各参数对复合地基固结速率影响的曲线图。研究表明:桩径比n和扰动区影响因子s越小,复合地基固结速率越快;扰动区土体径向渗透系数越大,复合地基固结速率越快;桩土弹性模量比越大,复合地基固结速率越快;长细比越小,复合地基固结速率越快;径向时间因子越大,复合地基径向固结度越高。     

软土结构性对渗透及固结沉降的影响

基于原状土与重塑土的一维固结及渗透试验分析,得到土体结构性对渗透的影响特征,并提出土体的渗透系数与孔隙比的计算公式。根据对土体的应变特性的试验分析,给出考虑土体结构性的沉降计算方法,尤其是在固结系数的计算公式中考虑结构性的影响。该计算方法避免传统方法必须进行绘图的缺陷,且可进行数值化计算,并通过工程实例验证该方法的可靠性。     

基于降阶法的土体一维非线性固结简化解析解

传统的土体固结计算均采用二阶偏微分方程,但针对非线性固结这类复杂问题,采用二阶偏微分方程求解,在大多数情况下都难以得到解析解.为此,通过降阶处理,并引入一个综合反映土体非线性特征的等效系数,给出了一个考虑土体非线性特征的简化固结解析解.该解析解可以用初等函数表示,可以更方便地计算土体各阶段的固结度和超孔隙水压力.该解析...     

真空联合堆载预压法加固软基的稳定性分析

进行了真空联合堆载加固地基的稳定性分析,提出采用总应力法时,需考虑土体等向固结产生的土体强度增长和整体向心吸力的影响,用摩尔应力圆阐述了土体受等向固结应力和K0固结应力的不同特点,从而导出二者土体抗剪强度增长偏差的解析解,指出向心吸力的影响可建立模型用积分运算求得。     

上覆分数阶粘弹性饱和场地土位移地震放大系数

考虑土体液相和固相的耦合作用,将基岩上覆场地土视为两相饱和多孔介质。为了考虑饱和场地土的粘弹性特性,其固相土骨架的应力应变关系利用分数阶Kelvin粘弹性模型来描述,建立了上覆分数阶粘弹性饱和场地土在简谐地震波作用下的运动控制方程。运用分数导数的性质并考虑上覆场地土的边界条件和透水性条件求解了上覆分数阶粘弹性场地土在简谐地震波作用下的振动问题,得到了饱和场地土的位移地震放大系数。采用数值算例分析讨论了分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比等参数对位移地震放大系数的影响。研究结果表明,分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比对饱和场地土的地震响应有较大的影响,通过压实场地土,可以达到增大液固耦合系数减小地震响应的作用,通过增大饱和场地土的粘性和剪切模量也可以减小地震反应。     

考虑土体流变性状的固结理论发展综述

根据土体本构关系模型的不同,对考虑流变性状的固结理论可以从土体本构关系方面概括为三类,即粘弹固结理论、粘弹塑固结理论、粘弹-粘塑固结理论;对固结理论数值分析方法,许多学者在寻求解析解的同时,利用先进的计算机技术,对其进行模拟分析;随着测试技术的不断提高,使考虑流变特性的固结问题的计算参数更加准确可靠。     

考虑桩土侧向变形的复合地基固结解

在竖向变形相等的条件下,同时考虑了桩、土在固结过程中发生竖向和侧向变形、土体中的径向和竖向渗流以及土体水平渗透系数的3种变化模式,给出了此类复合地基固结问题的解析解,并对该解和不考虑桩、土侧向变形的现有解答进行了比较,最后对地基的固结性状进行了参数敏感性分析.结果表明:考虑桩体的侧向变形会降低地基的固结速率;桩、土的泊...     

考虑软土结构强度的次固结特性试验研究

常规的次固结系数C_a计算方法并没有考虑土体结构性的影响。对原状土和人工结构性土进行了一系列的次固结压缩试验,研究了结构强度q对软土次固结系数C_a的影响。研究表明所提出的先期固结压力p_c计算方法有效地降低了Casagrande 法的误差;人工结构性土能够很好地反映结构性对土体固结特性的影响;结构性的存在能够减小土体进入次固结阶段所需时间;当荷载接近或超过土体的结构屈服应力σ_k时,土体残余的结构性有利于次固结变形的发展;软土的次固结系数C_a随着结构强度q的增加呈较好的线性增长关系;所提出的次固结系数C_a计算方法引入了结构强度q,为预测结构性软土的次固结变形提供依据。